Рентгеновское «эхо света» сигнализирует об извержении центральной черной дыры Млечного Пути

Возможно, назвать сверхмассивную черную дыру «тихой» нереально. Но с точки зрения этих вещей те, что в центре нашей галактики, довольно тихие. Да, он излучает достаточно энергии, чтобы мы могли его представить, и иногда он становится более энергичным, когда разрывает что-то поблизости в клочья. Но сверхмассивные черные дыры в других галактиках вызывают некоторые из самых ярких явлений во Вселенной. Объект в центре Млечного Пути, Sgr A^*Ничего подобного; Вместо этого люди приходят в восторг от одной лишь перспективы пробудиться от их кажущегося сна.

Есть вероятность, что в прошлом он был более активен, но свет от прошлых событий не пересекал Землю до того, как у нас появились бы обсерватории, чтобы его увидеть. Однако теперь ученые предполагают, что они видели отголоски света, которые могут быть связаны с Sgr A.^* Извержение, произошедшее около 200 лет назад.

Я ищу эхо

Слышимое эхо — это просто продукт звуковых волн, отражающихся от какой-либо поверхности. Свет тоже распространяется как волна и может отражаться от вещей. Итак, основная идея светового резонанса является очень прямой экстраполяцией этих идей. Они могут показаться несущественными, потому что, в отличие от акустического эха, в обычной жизни мы никогда не чувствуем эхо света — свет распространяется так быстро, что любое эхо из окружающего нас мира приходит одновременно с самим светом. Все неразличимо.

На астрономических расстояниях это не так. Здесь свету могут потребоваться десятилетия, чтобы преодолеть расстояние между источником и отражающим объектом, давая нам возможность заглянуть в прошлое. Проблема заключается в том, что во многих случаях объекты, которые могут отражать свет откуда-то еще, часто излучают собственный свет. Поэтому нам нужен какой-то способ отличить отраженный свет от других источников.

Сержант Эй Джей^* Он окружен множеством облаков материала, излучающих свет и являющихся возможным источником отражений. Но два источника должны быть разной полярности. И у нас есть инструмент на орбите, который Исследователь поляризационных рентгеновских изображений, он способен (как следует из названия) обнаруживать поляризацию рентгеновских фотонов. Исследователи объединили это с фотографиями, которые вы сделали Рентгеновская обсерватория Чандракоторый предоставил изображения с высоким разрешением всего светящегося материала, обнаруженного вблизи ядра нашей галактики.

Полученные данные представляли собой комбинацию стационарных источников — фонового рентгеновского излучения, а также выбросов из облаков самого материала — плюс отражения любого света, производимого находящимся поблизости Sgr A.^*, которые могут меняться со временем. Итак, астрономы построили модель, которая учитывала все это, в том числе множественные наблюдения с течением времени и информацию о поляризации.

В нужном месте в нужное время

Конечным результатом модели является угол поляризации, соответствующий одному из источников рентгеновского излучения, отраженному от источника в Sgr A.^*. (Вы ожидаете, что Sgr A^* чтобы получить угол -42 градуса, в то время как модель требует, чтобы источник находился в диапазоне от -37 до -59 градусов.) Он также предоставил информацию о времени отражения вспышки, предполагая, что это соответствовало событию, которое произошло 30 или 200 лет назад.

Но, как услужливо отмечают исследователи, у нас были обсерватории, которые обнаружили бы что-то, если бы это произошло 30 лет назад. Таким образом, они настоятельно рекомендуют 200 лет как вероятное время.

Вспышка, скорее всего, была короткой по астрономическим меркам. Исходя из ограничений количества материала, который может попасть в Sgr A^*Исследователи подсчитали, что событие низкой яркости может привести к потенциальному фоторезонансу в течение одного-двух лет. Если расход вещества близок к максимальному, то Sgr A^* Он может произвести достаточно энергии в течение нескольких часов.

Такое поведение согласуется с тем, как работают черные дыры. Их яркость — технически яркость определяется энергией, которую вы сообщаете материалу, находящемуся непосредственно рядом — во многом зависит от того, сколько материала они поглощают в данный момент. Если черная дыра в Млечном Пути в настоящее время спокойна, то это просто потому, что в данный момент вокруг нее нечего есть. Но нет оснований полагать, что так будет всегда.

Природа, 2023. DOI: 10.1038/с41586-023-06064-х (о DOI).